空间天气并非实质意义上的天气，而是指由于太阳活动对地球及近地区域所造成的影响。如果太阳表面爆发了一次“日冕物质抛射”活动，数十亿吨高能粒子以每秒几百千米，甚至几千千米的速度向外喷发，随后不断地向外传播，所影响的区域将逐渐变成一个半球。这些高能粒子在对外传播的过程中，会对地球的磁层、电离层、大气层等产生影响。具体怎么影响，就是空间天气预报需要解决的问题。
　　当太阳的高能粒子穿过地球磁场、电离层，最后来到大气层时，稠密的大气层中的气体原子与高能粒子会发生激烈碰撞，使得它们的能量和速度都受到极大衰减。但是，在它们碰撞的同时又带来了新问题，这就是“次级辐射”。比如，体积小却具有很高速度和质量的中子，它们可以輕松地穿透飞机座舱，对乘客和机组成员造成较地面高十几倍，甚至几百倍的辐射计量。
　　空间科学家通过发射卫星来追踪从太阳流向地球的高能粒子流，将对其基本物理过程的了解转化为能够预报空间环境变化的“预警器”，它们能反映太阳耀斑与质子事件概率、地磁暴概率和电离层闪烁活动强度。地面观测站接收到这些信息后，“翻译”为空间天气，并预报出来。
　　为了更好地预报空间天气，科学家们也在不断地开发空间天气预报模式，想让空间天气和我们日常生活中的大气天气一样，实现预报。这些预报模式由太阳风模式、磁层模式、电离层和热层模式耦合而成。一方面，它们可以利用经验模式来实现预报；另一方面，它们可用观测数据来填充实测经验的空白。